绿色氢气用于钢铁生产

到2030年，全球对钢铁的需求预计将增长约6%，绿色钢铁产业对能源转型至关重要。本文将探讨绿色氢的潜在用途²)在钢铁生产过程中，导致整个钢铁行业脱碳。

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钢铁生产的高碳足迹

钢铁生产的温室气体排放量占全球温室气体排放量的8%，而目前的技术需要大量的煤炭。

平均而言，1吨钢铁生产向大气中排放约1.85吨二氧化碳。

钢铁工业的高炉利用碳进行化学反应，将碳和氧化铁转化为二氧化碳和铁。为了使钢铁生产脱碳，碳和二氧化碳必须被一种产生很少或不产生碳排放的气体所取代。

绿色氢可以取代碳，并完全脱碳这些过程。然而,绿色H₂目前只产生少量;因此，在用于炼钢之前，需要对其进行工业规模生产的优化。

氢气如何用于钢铁生产?

氢作为替代注射材料

绿氢作为煤喷粉的替代喷粉材料，改善了传统高炉的性能。

绿色H₂可以减少20%的高炉碳排放。然而，由于高炉仍然使用煤作为还原剂，所以不生产碳中性钢。

氢作为还原剂替代品

氢作为还原剂替代品可以产生直接还原铁(DRI)，然后在电弧炉(EAF)中转化为钢。目前，在中东能够获得廉价天然气供应的工业中，天然气被用作DRI或EAF途径的还原剂。

氢气可用于直接还原过程。DRI/EAF安排通过利用绿色氢气和来自太阳、风或水的可再生电力，提供了碳中和的炼钢过程。

绿色H2生产成本

在过去的十年里，生产绿色氢气的成本下降了60%，在每公斤3.6欧元到5.3欧元之间。预计到2030年，这一价格将达到1.8欧元/公斤，因为随着大规模生产，生产设施的成本下降，来自太阳能和风能等可再生能源的电力成本继续下降。

电解生产一公斤氢气需要50-55千瓦时的电力。制造1吨钢需要50公斤氢气。用氢取代煤将使一吨钢铁的总价格提高近三分之一。

如果大规模制氢能降低氢的价格₂到2030年，绿色氢钢和常规钢的价格将相差10%，达到每公斤1.80欧元。

全球绿色钢铁项目

GrInHy项目

的GrInHy项目在FCH JU的支持下，设计了世界上最大的可逆固体氧化物电解槽，生产用于钢材表面处理的氢气。

H2FUTURE项目创造了世界上最大的低温质子交换膜(PEM)电解槽，容量为6mw，正在为铁矿石直接还原生产氢气。

长期目标是用绿色氢气取代焦炉煤气，使其成为钢铁行业的一种具有成本效益的替代品。

Tenaris-Snam-EDF

钢铁制造商Tenaris、能源基础设施供应商Snam和跨国电力公用事业公司爱迪生(Edison)联手，将在意大利的Tenaris工厂建造一台20兆瓦的电解槽。

除了生产氧气和氢气，该计划还将改进炼钢过程，使用绿色氢气而不是天然气。

作为计划的一部分，将建设高压氢气储存设施，当地的氧气将用于冶炼。这一举措将显著减少二氧化碳排放。

H2绿色钢铁

瑞典公司H2 Green Steel (H2GS)的目标是成为使用绿色氢气生产钢铁和钢铁相关产品的先驱之一。该公司为该项目的初始生产分配了30亿美元的初始预算。

在瑞典的Boden-Lule地区，氢气将使用可再生能源生产。这部电影将于2024年开始拍摄。H2GS的目标是每年生产500万吨无碳优质钢。

氢在绿色钢铁生产中的未来

钢是现代社会和工程建设项目的基本元素。钢铁行业必须适应环境要求，降低碳足迹。

用氢代替煤将会提高钢铁的成本。一旦大量生产氢气，其价格将大幅下降。

来自试点项目的数据对于帮助实现2050年的净零排放至关重要。这些试点项目将提高该技术的有效性和安全性，并为未来商业规模的绿色制氢项目奠定基础。

绿色钢铁的未来取决于改进现有技术，增加生产能力，并拥有充足的低成本绿色氢气供应。

参考资料及进一步阅读

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